Với việc thương mại hóa 5G và sự xuất hiện của các dịch vụ mới như điện toán đám mây và dữ liệu lớn, áp lực lên băng thông mạng đã tăng lên đáng kể. So với các công nghệ trước đó như 25G/100G, 400G mang lại lợi thế về băng thông lớn hơn, độ trễ thấp hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Do đó, việc triển khai mạng truyền tải quang 400G (OTN) đã trở thành xu hướng. Hiện tại, có ba công nghệ truyền dẫn là đơn sóng mang, sóng mang kép và bốn sóng mang để thực hiện mạng truyền tải quang 400G (OTN), sự khác biệt giữa ba công nghệ truyền dẫn này ngoài số lượng sóng mang khác nhau là gì? những lợi thế và bất lợi của mỗi là gì? Bạn sẽ tìm thấy câu trả lời sau khi đọc bài viết này.
AscentOptics cung cấp nhiều bộ thu phát quang 400G khác nhau để truyền mạng quang, chẳng hạn như 400G QSFP56-DD, OSFP 400G và 400G QSFP112.
Độc thân Carrier Tổng quan về công nghệ 400G
Công nghệ 400G đơn sóng mang sử dụng định dạng điều chế bậc cao để xây dựng các kênh 400G bằng điều chế đơn sóng mang dựa trên các tín hiệu 400G PM-16QAM, PM-32QAM và PM-64QAM. Nó phù hợp với các ứng dụng tầm ngắn như mạng metro, liên kết trung tâm dữ liệu (DCI) cần dung lượng băng thông lớn nhưng không yêu cầu đường truyền xa ().
Dưới đây là một ví dụ về công nghệ 400G PM-16QAM. PM” đề cập đến việc tách tín hiệu quang 400G (448Gbit/s) thành hai hướng phân cực (hướng X và Y), sau đó điều chỉnh tín hiệu theo hai hướng phân cực này để truyền, như thể hiện trong hình bên dưới. Điều này tương đương với việc “chia nhỏ” dữ liệu, giảm một nửa tỷ lệ. “QAM” đề cập đến quá trình tách tín hiệu X và Y, tại thời điểm đó, tốc độ giảm đi một nửa, tức là 224Gbit/s. “16” có nghĩa là tín hiệu X và Y được chia thành bốn tín hiệu, giảm tốc độ từ 224Gbit/s trước đó xuống 56Gbit/s. Một số người chắc chắn sẽ hỏi, tại sao chúng ta cần giảm tốc độ truyền? Bởi vì từ giai đoạn hiện tại của công nghệ mạch, 100Gbit / s đã gần đạt đến giới hạn của “nút cổ chai điện tử”, nếu chúng ta tiếp tục tăng tốc độ, các vấn đề như suy hao tín hiệu, tiêu hao năng lượng và nhiễu điện từ trở nên khó giải quyết, thậm chí nếu chúng được giải quyết, nó đòi hỏi một chi phí rất lớn.
Lợi ích: So với công nghệ nguồn sáng đa sóng mang, công nghệ 400G đơn sóng mang là giải pháp điều chế bước sóng đơn giản hơn với kiến trúc đơn giản hơn, kích thước nhỏ hơn và mức tiêu thụ điện năng tương đối thấp hơn. Không chỉ vậy, nó còn cung cấp khả năng quản lý mạng. Do công nghệ 400G sóng mang đơn sử dụng định dạng điều chế bậc cao nên nó có thể tăng tốc độ tín hiệu cũng như cải thiện hiệu suất phổ hơn 300%, nhờ đó mở rộng đáng kể dung lượng mạng để hỗ trợ số lượng người dùng lớn hơn. Hơn nữa, nó có mức độ tích hợp hệ thống cao cho phép các hệ thống con riêng lẻ được kết nối thành một hệ thống hoàn chỉnh, cho phép chúng hoạt động đồng bộ với nhau để có hiệu suất tối ưu. Điều này có nghĩa là vận chuyển đơn là một giải pháp kinh tế và hiệu quả.
Điểm yếus : chính vì sóng mang đơn sử dụng định dạng điều chế bậc cao nên đòi hỏi tỷ lệ nhiễu tín hiệu quang cao hơn, giúp giảm đáng kể khoảng cách truyền (dưới 200 km) và nếu công nghệ không đột phá, ứng dụng trong đường truyền dài không lạc quan. Đồng thời, một sóng mang dễ bị nhiễu pha laser và các hiệu ứng phi tuyến của sợi quang.
Tổng quan về công nghệ Dual Carrier 400G
Đối với công nghệ 400G đơn sóng mang, 400G sóng mang kép áp dụng sơ đồ công nghệ siêu kênh 2*200G, sơ đồ này chủ yếu xây dựng siêu kênh 400G bằng cách sử dụng các định dạng điều chế như 8QAM, 16QAM và QPSK, đồng thời phù hợp với các mạng tàu điện ngầm đường dài và phức tạp. Sóng mang kép 400G chủ yếu sử dụng DSP để xử lý tín hiệu để chia một tín hiệu quang 400G thành hai tín hiệu 200G và một tín hiệu 200G chiếm phổ 37.5 GHz. Điều này cho phép 400G chỉ cần phổ tần 75GHz, đạt hiệu suất phổ tần 5.33bit/s/Hz. Tốc độ truyền xử lý dữ liệu thực tế cho tín hiệu 400G(448 Gbit/s) được tính là 448 ÷ 2 (sóng mang kép) ÷ 2 (PM) ÷ 4 (16QAM) = 28G Baud.
Lợi ích: 400G sóng mang kép giúp cải thiện hiệu suất quang phổ hơn 165%, cùng với khả năng tích hợp hệ thống cao hơn, kích thước nhỏ hơn và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn. Hiện tại, công nghệ truyền dẫn đã được thương mại hóa và sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng 400G OTN. Đồng thời, so với 400G sóng mang đơn, 400G sóng mang kép có thể đạt được khoảng cách truyền dẫn là 500km, dài hơn một chút. Khi kết hợp với sợi quang suy hao thấp và EDFA, khoảng cách truyền dẫn có thể đạt tới hơn 1000km, đáp ứng hiệu quả nhu cầu của các ứng dụng truyền dẫn đường dài.
Điểm yếus : Mặc dù 400G sóng mang kép với cáp quang suy hao thấp và EDFA có thể đạt khoảng cách truyền hơn 1000km nhưng không thể đáp ứng nhu cầu truyền khoảng cách siêu xa vượt quá 2000km.
Công nghệ 400G bốn sóng mang
Công nghệ 400G bốn sóng mang đề cập đến việc sử dụng bốn sóng mang con (mỗi sóng mang tín hiệu 100G) bằng cách sử dụng điều chế PDM-QPSK Nyquist WDM (Ghép kênh phân chia theo bước sóng Nyquist) để tạo ra các kênh 400G, phù hợp cho truyền dẫn mạng đường trục với khoảng cách cực xa.
Ưu điểm: Quad-carrier 400G sử dụng công nghệ trưởng thành, hiện đã được thương mại hóa trên quy mô lớn, với chi phí thấp và khoảng cách truyền lên tới 2,000 km.
Điểm yếus : Quad-carrier 400G chỉ dựa vào việc nâng cấp chip để giải quyết các vấn đề về tích hợp hệ thống và mức tiêu thụ điện năng. Việc giới thiệu công nghệ nén phổ là điều cần thiết để cải thiện hiệu suất phổ, nếu không thì hệ thống 100G dựa trên chip 400G hiện tại vẫn là bản chất của hệ thống 100G.
